作者：段躍初 黃湘紅
電子顯微鏡所見的緩步動物，直徑小于0.1 mm。 史蒂夫·格施邁斯納/科學圖片庫
2024 年 5 月，在知名刊物《科學美國人》上，一篇由梅根·巴特爾斯撰寫的關于緩步動物的研究報道引起了科學界的廣泛關注。
緩步動物，這些直徑小于 0.1 毫米的微小生靈，有著可愛的俗稱——水熊和苔蘚小豬。它們以迷人的胖胖外表、獨特的俗稱以及在極端條件下驚人的適應能力而聞名于世。馬歇爾大學的化學家德里克·科林（Derrick Kolling）指出：“它們是保護自己的大師?！?/p>
科林和他的同事們，包括北卡羅來納州大學教堂山分校的化學家萊斯利·希克斯（Leslie Hicks）等人，開啟了一項意義非凡的研究，旨在揭示緩步動物堅不可摧的關鍵機制。
這項研究始于科林的一次偶然嘗試。他將一臺探測“自由基”的儀器放進用于檢測的機器中。在動物的正常代謝過程以及面臨環境壓力時，如煙等污染物的影響下，細胞內會產生自由基，他推測遲緩劑也可能會產生此類分子。
當自由基累積時，會從周圍吸取電子以實現穩定，這一過程被稱為氧化，可能破壞體內的細胞和化合物。然而，希克斯的研究表明，少量的自由基也能夠充當信號分子，其與各種蛋白質的接觸或脫離會影響細胞的行為。
當科林向?？怂狗窒碓诰彶絼游镏杏^察到自由基的情況后，他們共同設計了一系列實驗。讓水熊暫時暴露在應激誘導、自由基產生的條件下，如高水平的鹽、糖和雙氧水。在這些壓力之下，水熊蟲會蜷縮成一種暫時的保護性休眠狀態，稱為“tun”。研究人員對水熊蟲蜷縮的條件進行監測，發現自由基似乎確實誘發了這種“tun”狀態，但其具體機制尚不明晰。
?？怂够趯ψ杂苫桶被岚腚装彼嶂g信號相互作用的研究，決定測試半胱氨酸分子是否在“tun”的形成中發揮作用。于是，她和同事引入已知能阻斷半胱氨酸氧化的不同種類分子作為催化劑。結果發現在應激條件下，由于半胱氨酸無法被自由基氧化，催化劑無法形成指向半胱氨酸氧化的調節劑，這表明半胱氨酸氧化是形成“tun”狀態的必要機制。
日本慶應義塾大學的生物學家荒川和治（Kazuharu Arakawa）指出，這項新研究與先前關于氧化作用在一種以耐完全干燥而聞名的蜜蜂中的作用的研究相一致。這些相似之處暗示，這種機制可能是一種共同的觸發因素，導致“tun”和其他形式的耐寒休眠，即科學家所稱的隱生癥現象。
盡管取得了這些重要發現，但關于水熊仍存在諸多未解之謎。丹麥羅斯基勒大學的比較動物生理學家漢斯·拉姆（Hans Ram）指出，當水熊進入“tun”狀態時，它們會暫時關閉代謝，這一現象甚至連半胱氨酸氧化都無法完全解釋?！暗侥壳盀橹?，還沒有一項研究能夠解釋這一現象，”他說，“在我看來，我們還遠遠不能理解這一點。”
科林和?？怂咕J同，對于了解自由基在緩步動物中的作用機制，還有大量的研究工作亟待開展。彈性“tun”狀態并非水熊在環境壓力下生存的唯一策略，團隊計劃深入研究其他策略。他們還打算對不同種類的水熊蟲進行研究（目前僅研究了典型玉螺），期望發現半胱氨酸氧化在更多動物中被廣泛應用。
從長遠來看，?？怂瓜Ｍ@項研究能夠為衰老和太空旅行的研究提供有價值的信息。畢竟，這兩個領域都涉及到對 DNA 和蛋白質等關鍵細胞機制的自由基損傷。
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